SCAPS числовий аналіз об’ємного гетеропереходу сонячного елементу оксид графену/TIO2, сенсибілизованого барвником рутенію n719

Анотація

Твердотільні сенсибілізовані до барвника сонячні елементи (SSDSC) були виготовлені з використанням двох різних металооксидних матеріалів, оксиду графену та оксиду титану, які використовуються як матеріали для транспортування дірок та електронів відповідно. Барвник Рутеній-N719 між матеріалами для транспортування дірок і електронів, діє як шар поглинача у сонячних елементах Go/N719dye/TiO₂. За допомогою моделювання SCAPS-1D було виявлено, що сонячні батареї Go/N719dye/TiO₂ значно покращили продуктивність сонячних елементів порівняно з сонячними елементами Go/TiO₂. Зокрема, струм короткого замикання (Jsc) збільшився з 0,17 мА/см² до 1 мА/см², напруга холостого ходу (Voc) зросла з 0,2 В до 1 В, а ефективність перетворення потужності (η) зросла з 0,02 % до 2,5 %. Крім того, різноманітні фактори можуть впливати на продуктивність сонячних батарей Go/N719 dye/TiO₂. Було виявлено, що оптимальна товщина барвника для досягнення високої щільності струму короткого замикання, високої ефективності перетворення потужності та високої напруги холостого ходу становить від 200 нм до 300 нм. Крім того, робоча температура сонячних батарей також впливає на їх продуктивність. Підвищення робочої температури негативно впливає на напругу холостого ходу та ефективність перетворення потужності елементів, у той час як щільність струму короткого замикання трохи підвищується. Нарешті, ефективність сонячної батареї може залежати від типу металу, який використовується для електрода, і типу напівпровідникового матеріалу, який використовується в комірці. У сонячних елементах з Ni та Cu електродами омічні контакти забезпечують ефективну передачу електронів, тоді як бар’єри Шотткі можуть перешкоджати потоку електронів і знижувати ефективність сонячних елементів із електродами Mo та Ag.